流态化浮选气泡直径对粗粒中煤分选效果的影响研究

流态化浮选为结合重选与浮选特点的新兴粗粒分选技术,其在传统的流态化干扰床分选中引入微泡以增大煤与矸石颗粒之间的密度差异,可有效提高粗粒煤的分选效率。气泡直径是影响分选效果的关键因素之一,通过改变气泡发生器结构以产生2种不同尺径分布的气泡群,探究气泡直径对不同粒级粗粒煤炭的分选影响。结果表明:随着中煤入料粒级的增大,流态化浮选的精煤产率和回收率逐渐减小;在不同粒度级入料条件下,减小气泡尺度有利于中间粒度级煤炭颗粒的流态化浮选回收;流态化浮选后的精尾煤粒度出现分级现象,而气泡尺度减小可有效减小粗粒度级精尾煤的分级程度。     

纳米气泡浮选细粒煤的效果及机理

这是一篇矿物加工工程领域的论文。本研究通过改变浮选捕收剂的用量、起泡剂的用量、给矿速度和充气量等可控因素,针对细粒煤在有纳米气泡和常规气泡条件下进行了浮选柱对比实验研究。在此基础上,阐述了纳米气泡对细粒煤的回收机理。实验结果表明：纳米气泡能够有效提高超细煤颗粒的回收率,保持产品灰分相同的情况下可节省约1/2药剂的用量。此外,较低的充气量条件下,浮选体系中引入纳米气泡依然能够获得较好的分选指标。纳米气泡能够优先吸附在疏水颗粒表面使得细颗粒煤团聚成较大的颗粒,增强了气泡与煤颗粒的碰撞概率从而达到强化浮选的效果。     

细粒煤浮选的流体动力学和数学模型

应用流体动力学的基本原理,已经确定出单个上升气泡通过悬浮颗粒群时捕获矿物颗粒的概率。可以这样认为,气泡一颗粒附着的速度常数是气泡大小、颗粒粒度、充气速度的平方和气泡水膜破裂的临介厚度等的函数。这些参数中最后的一个已作为欲浮矿物颗粒疏水性的量度。利用理论确定的速度常数,研究出一个总体平衡模型,以描述细粒煤粉在浮选柱中的浮选行为。该模型能够预测各种操作参数——如充气量、浮选柱高度、冲沈水添加量等发生变化时,浮选柱的反应。     

入料粒度及床层密度对干扰床分选效果的影响

介绍了干扰床分选机的分选原理和实际应用中存在的问题,对被分选物料的粒度范围、分选机内上升水流的作用和干扰床床层密度对分选效果的影响进行了分析,指出在应用干扰床分选机分选细颗粒煤炭时,应控制入料的粒度上下限比值在4以内,并说明在低密度分选时,不宜单纯降低床层密度,否则会使粗颗粒物料分选效果变差,宜采用降低上升水流压力,提高悬浮床层的密度的方法,从而提高分选机的分选效果。     

粗颗粒煤炭流化床浮选试验研究

以2.0~0.5mm宽粒级煤炭粗颗粒为研究对象,用实验室流化床,对煤炭颗粒进行流化床浮选试验。采用Design-Expert 8.0软件,对窄粒级低密度级煤炭颗粒进行优化设计,对不同粒径颗粒浮选最优解进行归纳。并对全粒级全密度级进行流化床浮选,结果表明,当上升水流速度为1.39cm/s,气流表观速度为0.104cm/s,捕收剂药剂用量为72g/t时,精煤灰分为12.23%,尾煤灰分为54.94%,精煤产率为45.06%。     

某16 m3浮选系列流程考察与诊断

为了查清选钛16 m³浮选系列存在的问题及分选效果,对浮选给矿、钛精矿、尾矿进行了工艺矿物学研究,对单台浮选机泡沫、粒度分布以及各作业泡沫及底流产品各粒级主要元素(TiO₂)进行了分析,同时对各作业单台浮选机的充气量、空气分散度、矿浆相的泡沫负载率进行了取样分析。分析结果表明：粗扫选、精选3作业浮选时间不足,4次精选作业富集比不高,扫选作业气泡在上升过程中气泡负载率降低急剧,尾矿中损失的钛铁矿主要为单体,且以粗粒级钛铁矿为主;建议现场控制入浮粒度,以减少浮选给矿中+0.15 mm粒级含量,增加气量自动控制及液位制动控制系统,实现多个作业的协同控制,确保控制精度。     

锡石粒度与可浮性研究

本文系统地研究了锡石纯矿物各粒级的可浮性。指出浮选粒级的上限和下限,各种捕收剂、活性剂和抑制剂的应用条件。研究结果说明,锡石粒度愈细,比表面积愈大,但各粒级的差比不均衡;苄基胂酸作捕收剂时,-2微米粒级的回收率在80%以上,而较好的浮游粒度是-100+20微米,锡石可浮粒级上限为-150+100微米,回收率为75.6%,下限可达2微米;混合粒级和单一粒级的浮选行为基本相似;锡石柱度愈细,对捕收剂的吸附量愈多,但各粒级间并非等比差异。     

难浮粗颗粒煤泥在浮选柱柱体轴向的脱附规律

粗颗粒煤泥易于脱附是限制粗颗粒煤泥浮选的主要因素,为了探究粗颗粒煤泥在柱体内轴向的脱附规律,运用一种可在浮选柱给料口上方不同轴向位置添加上升水流的自制流化床浮选柱使浮选柱给料口以上的上升水流表观流速大于粗颗粒粒群的最大沉降末速,从而将经气泡携带至给料口以上的粗颗粒带入泡沫产品,减少在给料口以上因粗颗粒脱附而引起的精煤损失。研究结果表明,难浮粗煤粒在柱体轴向的脱附率和柱体轴向高度之间成线性关系,且界面脱附约占总脱附率的40%,从而证明难浮粗颗粒的主要浮选缺陷是脱附概率大,通过在给料口以上添加上升水流或者降低给料口以上柱体高度可有效实现难浮粗颗粒的浮选。     

低阶煤浮选过程中的油泡界面特性研究

低阶煤表面氧官能团极其丰富,在浮选溶液中易与水分子间形成氢键,其表面易被水化膜覆盖.故低阶浮选产率低,捕收剂消耗量大,很难实现工业化应用.而低阶煤 油泡浮选技术大幅度降低了浮选药剂消耗量,减少了浮沉药剂成本,为低阶煤浮选工业化应用开辟了新的研究方向.通过XPS分析和高速摄像技术对长焰煤颗粒表面性质、颗粒在单个油泡表面滑移速度和单个油泡在溶液中的上升末速度进行了研究,结果表明:在十二烷基盐酸盐(DAH)溶液中的长焰煤颗粒在油泡表面的滑动角速度大于在去离子水溶液中颗粒在气泡表面的滑动角速度,这表明油泡表面疏水性强于气泡;而在去离子水或 DAH 表面活性剂溶液中,油泡运动末速度均明显低于气泡运动末速度,说明浮选过程中要增加机械搅拌强度,以提高低阶煤颗粒 油泡间的矿化效率.     

十二胺与十二烷基磺酸钠组合捕收剂对赤铁矿浮选的优化及其泡沫性能调控北大核心

采用十二胺进行微细粒级赤铁矿反浮选时具有泡沫产品黏、难消泡的问题。选取赤铁矿和石英两种纯矿物,分别在十二胺(DDA)以及十二胺与十二烷基磺酸钠(SDS)的组合捕收剂体系下,研究了pH值、捕收剂用量及其配比、淀粉用量等对赤铁矿和石英单矿物和混合矿浮选的影响,并进行了泡沫稳定性试验。研究表明,不加入矿物颗粒时,十二胺溶液的气泡平均尺寸小于组合捕收剂(DDA∶SDS=2∶1)的气泡平均尺寸;采用十二胺作捕收剂浮选赤铁矿和石英时,泡沫量更多,气泡小且密集,气泡破裂速度较慢,泡沫更黏更稳定。与单一十二胺捕收剂相比,十二胺和十二烷基磺酸钠组合捕收剂在浮选指标和泡沫性能均体现出了优势。在适宜的药剂制度条件下,十二胺与十二烷基磺酸钠在一定比例条件下组合使用,不仅能够提高浮选指标,还能优化泡沫性能,大幅度降低泡沫黏性。研究对克服阳离子浮选工艺存在的泡沫问题和微细粒级赤铁矿石的浮选具有一定的参考价值。     

The limits of fine particle flotation

Understanding the limits of fine particle flotation is the key to the selective separation of fine mineral particles. Fine particles have low collision efficiencies with gas bubbles and float slowly. There has been a great deal of work aimed at overcoming the inefficient collision of small particles with rising air bubbles. This review deals with the influence of bubble size, particle aggregation, different flow conditions, particle induction time, as well as the action of surface and capillary forces on fine particle–bubble capture. Recommendations for practice are given.     

低阶煤颗粒-气/油泡间的疏水力常数研究

浮选实验表明油泡对低阶煤颗粒的捕收能力要远强于传统浮选过程的起泡。这主要是由于油泡表面被捕收剂覆盖,其表面疏水性要远高于气泡表面的疏水性。因此,在油泡浮选矿化过程中,低阶煤颗粒-油泡间水化膜的薄化速度要远快于煤颗粒-气泡间的薄化速度。诱导时间测试发现,随着DAH溶液浓度从10~(-7) mol/L增加到5×10~(-5) mol/L时,低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间从93 ms下降到12 ms。随着DAH溶液浓度从5×10~(-5) mol/L增加到10~(-3) mol/L时,低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间从12 ms增加到35 ms。当DAH浓度由10~(-7) mol/L(纯去离子水溶液)增加到5×10~(-5) mol/L,低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间由35 ms降低到10 ms。随着DAH浓度的进一步增加到10~(-3) mol/L时,低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间由10 ms增加到25 ms。为了从微观尺度下去表征油泡表面较气泡表面所具有的强疏水性,本文通过低阶煤颗粒-油/气泡间的诱导时间,利用non-DLVO理论及Stefan-Reynolds水化膜薄化模型,拟合出初始水化膜厚度h与疏水性常数K_(132)之间的关系,进而得到了低阶煤颗粒-油/气泡间的疏水力常数K_(132)与十二烷胺盐酸盐DAH溶液浓度的关系。疏水力常数K_(132)拟合结果表明,当DAH溶液的浓度为5×10~(-5) mol/L时,低阶煤颗粒-油泡间的疏水力常数K_(132)约为低阶煤颗粒-气泡间的疏水力常数K_(132)的3倍;当DAH溶液的浓度为10~(-6) mol/L时,前者是后者的15倍。因此,油泡表面较气泡具有更强的疏水性质。从而解释了低阶煤-油泡浮选矿化过程优于传统浮选过程的本质特征。     

浮选中颗粒-气泡间相对运动研究进展

颗粒-气泡间相对运动的研究对浮选机理的认知至关重要,对新型浮选机的开发和提高浮选效率均具有指导意义,本文系统综述了颗粒-气泡间相对运动的研究进展。早期研究过程中,研究者忽略了颗粒和气泡性质的影响,将颗粒视为随流线运动的点,气泡视为刚性球体,利用流线方程对颗粒-气泡间的相对运动展开研究;随着认知过程的不断深入,颗粒和气泡物理化学性质的影响逐步得到了关注,研究者分别从颗粒惯性力、重力、形状和粗糙度以及气泡表面流动性等方面并展开了大量研究;颗粒-气泡间相对运动的试验研究多通过颗粒沉降法进行,研究对象由单个玻璃微珠发展为大量矿物颗粒,且出现了关于运动玻璃球与上升气泡之间相对运动的研究。研究表明,当颗粒粒度较细、密度较小时,利用流线方程对颗粒-气泡间相对运动的研究具有一定的适用性;当颗粒粒度较粗、密度较大时,需考虑正负惯性力、重力等因素对颗粒-气泡间相对运动的影响。此外,颗粒形状的不规则性会影响颗粒周围液体对颗粒的作用力,导致临界碰撞半径减小,且颗粒表面不规则的凸起会促进颗粒-气泡间水化膜的破裂,减少诱导时间,增大颗粒表面粗糙度有助于增强颗粒-气泡间的黏附强度。气泡表面的流动性可采用"滞留帽"模型进行分析,具有较好的适用性。对于颗粒-气泡间相对运动的试验研究主要采用颗粒沉降法,亲水玻璃微珠只能在气泡上半球滑行,到达气泡赤道位置附近后便离开气泡,疏水玻璃微珠会刺破颗粒-气泡间的水化膜,越过气泡赤道后会继续沿气泡表面滑行并最终黏附在气泡底部,煤颗粒与气泡的黏附效率随碰撞角和密度的增大而减小。然而目前的试验研究多集中于静水领域,对于浮选流场中颗粒-气泡间相对运动的试验研究尚需进一步探索。     

低阶煤颗粒-气/油泡间的诱导时间研究

为表征低阶煤颗粒-气/油泡间矿化过程的差异,通过Sutherland理论下固体颗粒进入泡沫产品的总概率(E)和浮选速率常数(k)之间关系,并结合低阶煤颗粒-气/油泡的浮选速率试验,求得了低阶煤颗粒-气/油泡间的诱导时间。浮选实验研究表明,在相同的捕收剂消耗量下低阶煤-油泡浮选产率均高于低阶煤-气泡浮选产率。诱导时间测试表明,低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间(35 ms)要明显低于低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间(93 ms)。上述实验结果表明,油泡表面的疏水性要强于传统浮选气泡表面的疏水性。然而,进一步利用Sutherland理论中固体颗粒进入泡沫产品的总概率和浮选速率常数之间的数学关系,并结合低阶煤颗粒-气/油泡的浮选速率试验求得的低阶煤颗粒-气/油泡间的诱导时间分别为9.67和8.46 ms,其与诱导时间测试仪分别测量的诱导时间差异很大。这主要是由于在实际浮选过程中气/油泡的上升速度分别为23.26和22.68 cm/s,其远高于2015EZ型诱导时间仪测试过程中气/油泡碰撞速度(2.0 cm/s)。因此,诱导时间理论计算表明气泡-颗粒间的碰撞速度对颗粒-气泡间的诱导时间影响很大。上述研究结果表明油泡浮选效果优于传统浮选的内在原因在于低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间小于低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间。     

The effect of microhydrodynamics on bubble-particle collision interaction

Interactions between particles and bubbles are influenced by hydrodynamic forces of the aqueous medium in which the flotation process takes place. This paper investigates the effect of liquid hydrodynamic forces working at short inter-surface separation distance, referred to as microhydrodynamic forces, on the bubble-particle collision (encounter) interaction. The full equation of particle motion around an air bubble with either a mobile surface (e.g., the potential flow) or an immobile surface (e.g., the Stokes flow) has been solved and analyzed numerically. The effect of particle density, size and film thickness (i.e., inter-surface separation distance) on the bubble-particle collision angle and efficiency has been examined. The new results were compared against the results obtained under the condition that microhydrodynamic effect has been ignored (the conventional theory). The effect of microhydrodynamics on the collision angle and efficiency has been found significant. Generally, the microhydrodynamic effect decreases the collision efficiency due to retarding the particle approach to the rising bubble surface. There also exists a critical set of particle size and density, where the collision angle is minimal, for both the mobile and immobile bubble surfaces. Away from the critical particle size and density the collision angle increases to 90°.     

空气重介质流化床中细粒煤的流化与分选特性

3~1 mm粒级细粒煤介于煤粉与传统空气重介质流化床分选所适用的粒度之间,其在空气重介质流化床中被分选的同时对自身分选与流化特性产生重要影响。利用高速动态摄影等手段详细研究了空气重介质流化床分选3~1 mm细粒煤过程中不同流化数下床层的流化特性、压降波动、煤粒分离混合规律以及流化床中不同高度处的密度分布,阐释了气泡在分选过程中的作用机理。结果表明,加入一定量细粒煤后床层密度降低,流化效果发生了一定程度的改变。随着气速的增加,煤粒在流化床中先后经历了分离与混合两种状态,流化床各高度的密度也随之改变。当流化数在1.8~2.0时煤粒达到较好的分离效果。随着气速增大煤粒受气流影响增大,不再严格按照流化床密度分离。     

Validation of the generalised Sutherland equation for bubble–particle encounter efficiency in flotation: Effect of particle density

Bubble–particle encounter interaction is the first step of the particle collection by rising air bubbles in flotation and has been predicted based on the potential flow condition by Sutherland and others, leading to the approximate generalised Sutherland equation (GSE). In this paper, the bubble–particle encounter interaction with the potential flow condition has been analysed by solving the full motion equation for the particle employing a numerical computational approach. Together with other inertial forces, the gravitational forces were fully included in the motion equation. The numerical results were compared with the GSE models for the encounter efficiency. The effect of particle density on the encounter interaction was very significant and could counterbalance the “negative” effect of the inertial forces on the particle interaction with air bubbles with a mobile surface under the potential flow condition. For the typical particle size range used in flotation, significant deviation of the Sutherland approximate models from the numerical results due to the particle density effect and gravitational forces was observed.     

FWX系列浮选柱的研制及实践应用

FWX系列旋流微泡浮选柱是一种利用自吸空气或外部给入气源给柱形容器充气,利用离心力原理使矿浆在柱形容器中旋转流动,使固体颗粒悬浮并加速分离,在浮选过程中利用液体剪切力,使起泡剂加速矿浆中的空气分散成微小气泡,气泡急剧增大与矿粒相互碰撞,使捕收剂加速形成矿化泡沫的浮选设备。该技术的研究为我国高质量精矿的制备提供了一条新的技术途径。重点介绍了其分类、结构设计特点、工作原理、技术特点及与浮选机对比的优势,论述了在选煤行业与电厂粉煤灰新行业的应用前景。